粉末注射成形粘结剂及脱脂技术研究进展

综述了粉末注射成形中粘结剂配方及其脱脂技术研究进展,并比较了现行工业上常用的三大脱脂方法,讨论了粉末注射成形脱脂工艺的发展趋势。     

粉末注射成形催化脱脂工艺研究

催化脱脂具有脱脂缺陷少,脱脂速率快等优点,是目前MIM技术领域新的发展方向.采用三组不同配比的新型催化脱脂型粘结剂,研究了注射成形催化脱脂工艺中催化气体流量、脱脂温度、脱脂时间对坯块脱脂率的影响.结果表明:试样F2具有较高的催化脱脂率和较好的脱脂质量;采用HNO3催化气体通入速度为0.050mL/min对该试样在120℃进行催化脱脂,经过5 h可基本脱除POM,脱脂率达到88.5%,已经形成完成连通的孔道.     

粉末近净成形技术研究现状

概述了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术的工艺及特点.探讨了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术关键工艺的研究现状,总结了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术的应用现状及目前的研究热点,提出了今后的发展趋势和研究方向.     

铜粉末注射成形工艺

用＜74 μm的电解铜粉做原料探索铜粉末注射成形工艺, 重点研究注射参数对生坯的影响及脱脂烧结过程中变形的控制. 脱脂工艺为： 2 ℃/min升温至160 ℃保温60 min, 1 ℃/min升温至250 ℃保温90 min, 2.5 ℃/min升温至400 ℃保温60 min, 4 ℃/min 升温至650 ℃保温60 min. 烧结条件为： 烧结温度950 ℃, 烧结时间90 min. 结果表明： 注射坯的尺寸和质量均随注射温度的升高而下降, 随注射压力和注射速度的增大而增大, 注射参数的变化对注射坯密度影响不大; 在脱脂烧结过程中, 利用填料的支撑作用, 能有效地控制产品变形. 采用粉末注射成形新技术制备的铜制品, 其性能为： 密度8.34 g/cm3, 抗拉强度σb=201 Mpa, σ0.2=71.9 Mpa, 伸长率δ=27.5%.     

304L不锈钢粉末注射成形研究

选用组分为POM、HDPE、PP以及其他辅助添加剂的粘结剂,与304L不锈钢粉末混炼制备注射成形喂料,研究了喂料,脱脂坯,烧结产品的性能。结果表明:粘结剂成分为85POM+8HDPE+7(PP+DBP)的喂料注射成形性最好,注射坯强度较高,催化脱脂效果好,脱脂过程中无明显缺陷,脱脂后坯体保形能力好。催化脱脂坯经过负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段的烧结后,产品密度为7.841 g/cm3,致密度为98.9%,硬度190 HV,抗拉强度550 MPa。     

粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究进展

钛及钛合金具有低比重、高比强度、优异的生物相容性以及良好的耐腐蚀性等特点,在航空航天、生物医疗、化工、船舶、汽车等领域极具应用潜力。钛合金粉末注射成形技术（powder injection molding,PIM）提高了材料的利用率,实现了中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备,显著地推动了钛及钛合金产品的生产及应用。目前关于粉末注射成形钛合金粘结剂体系的相关文献报道十分有限,新型粉末注射成形钛合金粘结剂体系的开发处于停滞不前的状态。本文分析总结了不同粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究现状,并针对目前存在的问题提出改进措施。     

粉末注射成形石蜡基成形剂的脱除工艺

采用两步脱脂法(溶剂脱脂和热脱脂)脱除316L不锈钢粉末注射成形坯中的石蜡基成形剂,对溶剂脱脂工艺和脱脂机理进行研究.结果表明:三氯甲烷、溶剂汽油、四氯化碳3种不同的溶剂中,溶剂汽油具有较优异的脱脂效应:选择合适的温度可提高脱脂效率,注射坯在50℃的溶剂汽油中脱脂5 h,石蜡脱除率可达80%以上,并且坯体形状保持良好....     

微粉末注射成形

微粉末注射成形技术能够生产具有精密微细结构的零件,并使低成本大规模生产得以实现,通过这种技术有望满足微机电系统(MEMS)所需零部件的要求.本文通过研究微型齿轮结构的粉末注射成形工艺过程,得出较为合理的工艺参数.结果显示,以羰基铁粉为原料成形微型齿轮效果良好,无缺陷的注射坯可以成功地实现脱脂和烧结.     

粉末注射成形蜡基粘结剂溶剂脱脂行为研究

以YG8硬质合金为实验对象,研究了蜡基粘结剂注射成形生坯的溶剂脱脂行为,考察了时间、温度、生坯形状、厚度、表面积、粉末装载率和液固比对脱脂速率的影响,分析讨论了各因素影响脱脂速率的原因.结果表明:溶剂脱脂速率随温度升高而升高,随时间的延长而降低;脱脂初期扩散是控制性环节,温度是影响反应速率的主要因素,脱脂后期溶解成为控制性环节,浓度差减为影响反应速率的主要因素;液固比越大,脱脂速率越快,粘结剂最终脱除率越高;生坯粉末装载率越高,脱脂速率越慢,粘结剂最终脱除率越低;生坯形状对脱脂速率影响表现为样品厚度和表面积的影响,回归分析表明,脱脂速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度的平方成反比.     

粉末注射成形溶剂一热二步法脱脂过程变形的研究

脱脂变形是影响粉末注射成形尺寸精度的重要因素。本文选取聚乙二醇基和石蜡 -油基粘结剂 ,分别采用溶剂一热二步法脱脂。研究了溶剂溶解步骤 ,施加于试样上的力矩与变形大小的关系 ,发现当外力矩达到 10 -4N·m数量级时 ,就可产生变形 ;对后续热脱脂步骤的研究表明 :热脂脱在 10 0～ 16 0℃间开始产生变形 ,随温度升高和施加力矩的增大 ,脱脂变形趋势增加 ,适当的粉末装载量可减小变形趋势     

粉末微注射成形技术现状

概括介绍了粉末微注射成形技术(micro powder injection molding,简称μPIM)的工艺及特点;综述了粉末微注射成形技术的国内外研究现状并介绍了一些研究机构的成果及研究进展;介绍了粉末微注射成形零件性能表征的测试设备及测试方法;举例介绍了粉末微注射成形技术的应用情况及其所面临的问题,并对粉末微注射成形技术的前景进行了展望.     

粉末注射成形钛合金的脱脂和烧结性能

应用粉末注射成形技术制备出高精度、高性能的异形钛合金零器件。通过多粒度粉末搭配,采用聚甲醛为主组元的多组元粘结剂,制备出高装载量催化脱脂型钛合金喂料,再经真空烧结获得制品。研究了催化脱脂工艺的影响因素以及喂料配比对烧结性能的影响。结果表明:当大（D₅₀=25.28 μm）、中（D₅₀=16.75 μm）、小（D₅₀=12.66 μm）颗粒按质量比17:6:2搭配时,钛合金混合粉末相对振实密度较大,为55%。喂料较佳的催化脱脂工艺为:脱脂温度120 ℃,N₂通入速率120 cm3·min?1,HNO₃气体通入速率1.5 cm3·min?1,脱脂时间6 h,粘结剂脱除率85%。采用全流程控制杂质含量技术,粉末注射成形钛合金制品的烧结性能可以达到相对密度95.9%,拉伸强度933 MPa,抗弯强度1282 MPa,延伸率7.5%,其中C质量分数为0.10%,O质量分数为0.21%。     

钛合金的粉末注射成形和烧结

作为结构材料钛及钛合金以其比强度高、耐蚀性好等优异的性质而著称。由于其难以切削加工,适合采用近净成形的精密铸造和粉末冶金等方法来生产零部件。尤其是用粉末冶金方法生产,不但能够降低成本,而且还可利用热等静压生产出密度高、疲劳性能优异的飞机零部件。最近,采用更利于近净成形的粉末注射成形法,进行了手表、医疗、飞机等领域的钛及钛合金零部件的开发研究。 粉末注射成形法作为高密度、高强度且三维形状复杂的零部件的生产方法,在１０年间确立了其地位。目前用此方法已成功地开发出了机械性能与熔炼加工材相当的Ｔｉ及Ｔｉ…     

Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr注射成形

以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(原子分数,%)气雾化预合金粉末为原料,采用粉末注射成形工艺制备了Ti舢合金材料,研究了该TiAl合金脱脂工艺对脱脂坯碳氧残留量和组织的影响规律及烧结工艺对烧结体显微组织、密度和压缩性能的影响规律.结果表明:在脱脂温度600℃、保温时间为1h和真空脱脂气氛条件下脱除坯体中剩余粘结剂,坯体中残余碳氧含量(质量分数)分别为0.059%和0.12%;脱脂温度从600℃升到1000℃,粉末由枝状组织转变为近γ组织;烧结温度在1410~1450℃,保温时间在1h以内,烧结体可以快速致密化;在1450℃保温30min,烧结体相对密度可以达到95%,烧结体的抗压强度为2105MPa,压缩率达到30.9%,接近铸态合金力学性能;随烧结温度升高,烧结体中的γ相逐渐减少,组织由近片层组织逐渐转变为全片层组织.     

FeAl金属间化合物粉末注射成形工艺研究

通过机械合金化制备Fe-48at%Al金属间化合物粉末,分别按照33%、40%和50%的粉末装载量(体积分数)进行注射成形,成形坯经溶剂脱脂和热脱脂以及1 200℃真空烧结,得到FeAl金属间化合物.重点研究粉末装载量对喂料混炼、注射成形温度及压力、脱脂率及烧结组织和力学性能的影响.结果表明,机械合金化FeAl粉末由于具有不规则形状和层片结构,其注射成形喂料流动性较差;在使用高粉末装载量时应提高注射温度和压力,且溶剂脱脂率较低(7 h后为94.3%),需进一步延长脱脂时间;FeAl金属间化合物烧结试样的相对密度和抗弯强度均随粉末装载量增大而提高,当粉末装载最为50%,注射温度和注射压力分别为154℃和4.0 MPa时,材料的相对密度为92%,抗弯强度达587 MPa.     

Fe-2Ni注射成形的溶剂脱脂

对石蜡-油-聚烯烃粘结剂溶剂脱脂相关问题进行了研究,包括溶剂和聚合物种类对脱脂过程的影响,以及脱脂坯强度、脱脂后干燥、溶剂回收等,结果表明:用二氯甲烷作溶剂,脱脂速率高于三氯甲烷;温度升高,溶剂脱脂速率增加,脱脂速率可达到2mm/h;乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作聚合物组分,溶剂脱脂后开裂,这与EVA在溶剂中溶胀率较大有关;坯块强度随脱脂进行而降低;石蜡-油在溶剂中累积使脱速率有所降低,可通过蒸馏方法使溶剂回收,回收率可超过95％(质量分数)。     

当代金属注射成形技术

简要阐述了金属注射成形(MIM)产业的发展状况,并且从MIM粉末的生产方法和MIM各种主要代表性工艺两方面分析了影响21世纪MIM产业发展的两个主要技术因素。     

高导热氮化铝陶瓷的粉末注射成形技术

氮化铝(AlN)陶瓷具有热导率高、热膨胀系数低、电阻率高等特性以及良好的力学性能,被认为是新一代高性能陶瓷基片和封装的首选材料,为了满足微电子技术发展对微型复杂形状高导热陶瓷零部件用量日益增加的需求,该文作者研究利用粉末注射成形技术制备高导热AlN陶瓷零部件.该技术以AlN粉末为原料,加入5%Y2O3为烧结助剂;选用蜡基粘结剂体系(PW+PP+SA),确定粉末装载量为62%(体积分数),注射温度为160～170℃,注射压力为90～100 MPa;采用溶剂脱脂+热脱脂工艺脱脂;在1850℃流动氮气氛中烧结.所制备出的AIN陶瓷热导率达232.4 W/(m·K).     

YG8硬质合金的粉末注射成形技术

研究了WC-8％Co硬质合金的粉末注射成形工艺。结果表明:溶剂脱脂+75％N_2/25％H_2混合气体热脱脂工艺,不仅能大幅度提高脱脂速率,而且有利于合金碳含量的控制;提高预成形坯固体粉末体积含量有利于提高制品密度和尺寸精度。在1460℃烧结,保温2 h,PIM硬质合金试样的抗弯强度、硬度、密度分别达到2480MPa,HRA90和14.72 g·cm~(-3);烧结后制品保形性良好,尺寸偏差达到±0.02mm;经金相检查没有发现明显缺陷、石墨夹杂和第三相,合金组织均匀,平均晶粒度为2μm,孔隙度为A02B00。     

降低成本 发展钛粉末注射成形产业

自从10多前年第一个钛粉末注射成形工业产品问世以来,注射成形钛基材料的应用一直在逐年增长,随着技术的进步和粉末成本的降低,其应用增长速度正在加快。(1)钛和粉末注射成形(PIM)先进材料是提高产品应用性能的关键,钛合金是其中最重要的一种。但其应用因成本太高而导致了对低成本工艺的研究,包括粉末冶金和PIM。金属PIM是在塑料注塑成形的基础上发展起来的,是一种有效的低成本生产工艺,适于小型(一般400g以下)而形状复杂零件的生产,基本工艺为粉末与粘结剂混合→注射成形→溶剂脱脂→热脱脂/预烧→烧结。粘结剂除去的方法有热…